起重機液壓技術及發展趨勢

劉忠君

（齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾161000）

1 液壓已成為起重機械的核心技術

機器和工具是人類四肢的延長，電子傳感器和控制軟硬件是人類感官和思維的延長。契合了電子技術的液壓控制和液壓傳動已成為現代起重機械不可或缺的核心技術。所謂“高端設備”，在很大程度上在于采用了高品質的液壓元件和先進的液壓系統。液壓技術撐起了現代起重機械的半邊天，很多整機的研發歷史證實：成也液壓，敗也液壓。可見，液壓技術在現代起重機械產品研發與應用中的重要性。

2 液壓技術改進是起重機競爭力的保證

改革開放以來，我國的工程機械行業有了長足的進步，已經位居世界工程機械制造大國的前列，在這個堅實的基礎上正在向制造強國發展。工程機械企業在向用戶提供更安全、更高效、操作更舒適以及外形更美觀的優質產品的同時，也將使自身的收益從主要依靠產量、噸位等的數量型向依靠自主技術和知識產權的質量型轉化。其中，契合了電子技術的液壓裝置已成為現代起重機械不可或缺的核心技術裝備。

液壓技術在起重機械的作業環境下有一些突出優點，諸如較高的功率密度，強大的調控功能、良好的匹配適應性以及在系統布局方面的靈活性等等。液壓技術的新發展正在有力地促進著工程機械的整機的創新與進步。隨著液壓技術的發展，國產起重機普遍存在的穩定性不足、微動性不佳和操作者體驗性不好三大突出問題逐漸得到改進，國產起重機的產品競爭力進一步增強。

3 起重機械液壓技術須多領域技術契合

國外研究報告指出，在液壓技術領域的眾多創新成果中，基于液壓行業自身專業知識實現的約占20%，而源自其他行業的創新卻高達50%；另有約30%是移植了其他行業的技術。可見，液壓技術的進步是植根于多種技術的相互契合。

（1）電子與液壓技術的契合順應向信息化發展的大趨勢。電子傳感器、操控指令與反饋信號的電子傳輸以及智能化電子解算系統的引入極大地提高了液壓系統的控制品質；例如電子測速使得以輸出軸轉速作為控制參數的二次調節液壓系統得以實用。而這種按用戶需求分配流量并能回收多余能量的節能技術本身又是借鑒了恒壓電力網絡的運行模式。一些電子設備開始直接嵌入液壓元件內部，出現了在結構中固化集成數控裝置的液壓缸、液壓泵和液壓馬達。一個意義深遠的創新是變量液壓泵和馬達的數控配流技術。此處電子與液壓技術的契合的促成了柱塞變量液壓泵和馬達核心結構深層次的重大改革。電子與液壓技術的契合還促成了整機綜合管理系統的發展。這一技術在汽車產品中已十分普及，各種液壓傳動和控制的工程機械上也具備應用智能化信息技術基本條件。這里簡單介紹一下數控配流變量泵和馬達的工作原理和基本結構。傳統的變量柱塞元件經歷了機械直接變量、液壓伺服變量等發展過程，現在越來越多地采用了電子比例或脈寬控制型的機電一體化的變量方式，但在元件內部仍然保留了改變柱塞行程的機械機構和機械耦合的配流裝置。新型的數控配流變量泵和馬達用電子轉角信號經過數字控制系統和高速電磁閥的電氣關聯取代了以機械方式關聯主軸轉角的配流機構，又以電子脈寬無級調節柱塞的有效行程的方式取代了傳統的變量機構。這一源自內燃機的電控噴油技術的系統在配流過程的啟閉特性、密封特性和流動特性等方面都得到優化，在機械和容積效率方面都有了顯著的改善。這種元件的總效率超過95%的區域顯著超過了傳統結構的柱塞泵和馬達，尤其是在部分排量時仍有良好的總效率。

（2）機械與液壓技術的深度契合實現了高效率與無級變速的優勢互補。液壓機械功率分流傳動是一種將液壓與機械功率流“并聯”傳輸處理后再合流輸出的系統。其目的是把機械傳動較高的效率和液壓傳動良好的調速性能的優點相結合，構成一種既能無級變速，又有較高的效率的傳動裝置，其中也借鑒了液力雙功率流傳動的成熟技術。液壓機械雙功率流無級變速箱上世紀末在已開始在高端農業拖拉機上推廣，現又在為工程機械配套。采用這種變速箱的輪式裝載機比前述純凈液壓驅動的機型的能耗有了進一步的降低。

（3）氣動與液壓的契合催生了節能效果顯著的油液混合動力技術。在行走裝置液壓驅動系統中設置液壓蓄能器為特征的油液混合動力技術契合了蓄能器中壓縮氣體高效快速充放的壓力勢能和液壓系統控制勢能與動能之間相互轉化兩方面的功能和長項，不僅通過實時回收利用減速和制動時的多余動能有效地減少了能耗，而且賦予它們無級變速的優良秉性。

（4）液壓元件的新材料新工藝需要借鑒其他行業的先進技術和配套體系。液壓元件的功能和構造上仍然屬于機械類產品，其制造難度和精度實際上與汽車等的類似零部件并無本質區別，只是產量的巨大差異使得液壓元件的生產和配套難以享受規模效益，成本價格居高不下。然而現今汽車行業的先進制造技術和高度專業化、模塊化的配套體系也已經越來越能適應多品種個性化的市場需求。液壓行業應該借鑒這些理念和經驗，把降低元器件制造成本的價值工程作為一個重要的課題，擺脫一些成果“叫好不叫座”的尷尬。同樣，其他行業中出現的新材料、新工藝，特別是節能、輕量化等方面的成果，也都應該為液壓行業所用。